Zvýšení rychlosti USB připojení: máme novou verzi standardu USB – vyznáte se ve všech ostatních?

Kéž by bylo vše kolem rozhraní USB tak snadné jako připojování samotných zařízení. Díky oboustrannému konektoru typu USB-C se už při zapojování kabelu do zdířky nemůžete splést. Díky politickému tlaku EU se tento typ připojení stane v roce 2024 standardním prvkem mnoha zařízení.

Fórum implementátorů USB (USB-IF), které je zodpovědné za určování standardů USB, způsobilo značný zmatek v pojmenování jednotlivých verzí a podporovaných rychlostí. Namísto USB 2.0, 3.0 a 4.0 tak musíme žít s krkolomným pojmenováním USB 3.2 Gen1, Gen2, Gen2x2 nebo USB4 Gen3x2 a označeními jako Hi-Speed, SuperSpeed nebo Super-Speed Plus. Nejnovější standard se oficiálně nazývá USB4 verze 2.0. Důležité je, že při špičkovém přenosu přináší nejen vyšší rychlost, ale také boří některé starší hranice.

120 Gb/s při špičkové rychlosti

Nové standardy musí být vždy rychlejší než ty předcházející. To platí pro USB stejně jako pro Wi-Fi nebo RAM. Když přišla před více než 25 lety první generace rozhraní USB 1.0, činila rychlost přenosu dat z dnešního pohledu úsměvných 12 Mb/s. Z dnešního pohledu byla přenosová rychlost 1,5 MB/s velmi nízká. Datová propustnost USB4 verze 2.0 se v porovnání s předchozí generací zdvojnásobila na celkových 80 Gb/s, tedy 81 920 MB/s. Přesto však nedošlo k žádným zásadním změnám, USB4 verze 2 stále používá čtyři přenosové kanály, přičemž každým z nich lze nyní přenášet 40 Gb/s. USB4 verze 2.0 má však také funkce, které dříve USB neumělo. Například je k dispozici režim, ve kterém již není přenos dat symetrický.

Srovnání USB standardů

Málokteré technické téma je tak matoucí jako pojmenování tzv. USB standardů. V tabulce uvádíme srovnání od USB 2.0 po současnost.

Za normálních okolností pracuje USB4 verze 2 na své nejvyšší rychlosti zároveň v obou směrech. V novém standardu je to 80 Gb/s směrem do připojeného zařízení i směrem z něj do počítače. Verze 2.0 však umí pracovat i v asymetrickém režimu. Díky použití dalšího přenosového kanálu tak může v jednom směru dosáhnout maximální rychlosti 120 Gb/s. Při takto rychlém přenosu je ale nutné zaplatit daň v podobě zpomalení přenosové rychlosti v opačném směru, ve kterém tak bude limit činit pouze 40 Gb/s.

Zapojení asymetrického zrychlení přenosové rychlosti oceníme hlavně v budoucnosti, například při přenosu dat do 8K HDR monitoru. V takovém případě pak poběží data z počítače do monitoru rychlostí 120 Gb/s a v opačném směru pouze rychlostí 40 Gb/s. Nový standard USB4 verze 2.0 ocení také externí SSD disky nebo grafické karty. Je zde ale jeden háček. Námi zmíněná vysoká propustnost totiž není pro druhou verzi USB4 povinná. USB-IF vyžaduje pro certifikaci USB4 verze 2.0 pouze rychlost 20 Gb/s, vyšší rychlost je volitelná. Obě zařízení se v okamžiku propojení domluví na společné maximální rychlosti.

Z hlediska pohodlí uživatelů je důležitou zprávou, že bude druhá verze USB4 zpětně kompatibilní s předchozími verzemi. V praxi to znamená, že přes USB-C lze připojit zařízení s různými standardy USB, a dokonce k tomu nepotřebujete ani nové kabely. Tedy, přesněji řečeno, nemusíte nutně potřebovat nové kabely, ale může se stát, že v takovém případě nevyužijete všechny výhody USB4 verze 2. Konkrétně to znamená, že pasivní kabely o délce do 1 metru, které dříve propouštěly data rychlostí 40 Gb/s, budou nyní schopné přenášet až 80 Gb/s, v některých případech se mohou data přenášet až 120 Gb/s. Při přenosu na větší vzdálenost než jeden metr ale potřebujete kromě příslušných koncových zařízení také nové aktivní kabely se správnými řadiči.

Klasifikace USB4 verze 2: díky konektoru typu C už naštěstí nejde USB kabel špatně zapojit. Různé standardy USB se ale liší mimo jiné rychlostí. | Zdroj: Marcus Urbenz/Unsplash

Další vedlejší efekt nového standardu je, že umožňuje tunelování USB 3.2 rychlostí 20 Gb/s, přičemž dříve bylo možné tunelovat maximálně 10 Gb/s. Pro zvýšení propustnosti nad 40 Gb/s se už nebudou do rozhraní přidávat žádné další přenosové kanály, místo toho USB-IF provedl změnu fyzické vrstvy (model Layer 1 OSI). Nová modulace PAM3 přenáší tři bity ve dvou taktovacích cyklech, zatímco dříve procházel kabelem pouze jeden bit na jeden takt. Aby vše ale správně fungovalo, bude nezbytné provést úpravy USB řadičů.

Uživatelé budou mít nadále k dispozici praktický USB-C konektor, ale na pohled nebude možné zjistit maximální přenosovou rychlost. Podle USB-IF by měli výrobci označovat potenciální rychlost konektorů a kabelů prostřednictvím příslušného loga. Místo slovního označení by se měly pro označení podporované rychlosti používat výrazy jako „USB 20Gpbs“ nebo „USB 80Gpbs“. Bohužel není stále jasné, zda se tohoto označení opravdu dočkáme. Uživatelé budou muset doufat, že výrobci zařízení a kabelů uvedou podporovanou rychlost alespoň v dokumentaci. Spolu s novým standardem zveřejnila organizace USB-IF také nové specifikace pro standardy USB Type-C a USB Power Delivery. Příchod prvních zařízení s USB4 verze 2.0 očekáváme přibližně za rok, někdy v polovině roku 2024.

Thunderbolt nové generace

Standard USB je úzce spjat s rozhraním Intel Thunderbolt a platí to samozřejmě i o USB4 verze 2.0. Nová generace tohoto rozhraní se bude nakonec pravděpodobně jmenovat Thunderbolt 5 a její specifikace budou přísnější než v případě USB. Thunderbolt 5 bude povinně umožňovat rychlost 80 Gb/s v obou směrech a předepsáno je také sdružování tří Tx kanálů pro asymetrický přenos rychlostí 120 Gb/s.

Zdroj: Lifewire